長鏈非編碼RNA與潰瘍性結腸炎免疫功能相關性的研究進展*

孫晨安 祖 健 趙黨生

甘肅中醫藥大學，甘肅省蘭州市 730000

潰瘍性結腸炎(UC)是一種腸系統紊亂疾病，其特征是直腸黏膜出血和結腸彌漫性炎癥[1]。在21世紀初，炎癥性腸病已成為一種全球性疾病，在新興工業化國家表現得尤為突出，盡管西方國家的發病率正在趨于穩定，但患病率依舊超過了0.3%[2]，對于其發病機理有關的研究已在免疫、遺傳、炎癥感染等方面展開，但目前并未有明確的答案。隨著基因組學的進步揭示了人類基因絕大多數轉錄本都是非編碼RNA包括微RNA(microRNA)和長鏈非編碼RNA(LncRNA)[3]。LncRNA作為轉錄調控的一種機制在調節基因表達方面發揮了關鍵作用，并且已被證實參與多種生理以及病理過程。因此，本文就LncRNA與UC有關的研究作一簡要分析。

1 LncRNA概述

LncRNA被定義為長于200個核苷酸的非編碼RNA分子，它們中的大多數由RNA聚合酶Ⅱ轉錄，因此與信使RNA(mRNA)具有相似性，不過它們缺乏編碼蛋白能力[4]。LncRNA主要存在于細胞核內，細胞質、細胞外液中也有LncRNA分子的存在[5]。如今對人類轉錄組復雜性的研究，已經徹底改變了我們對RNA調控潛力的認識。許多LncRNA已經被證明與染色質修飾復合體相互作用，參與核區的構造，或者與轉錄增強子的活動有關[6-7]。LncRNA是控制染色質結構的重要因素，其通過控制染色質結構來進一步影響基因組的活動例如核小體定位和染色體循環[8]。這些研究表明，LncRNA具有高度的異構性，且有功能多樣性，其多樣性依賴于它長鏈RNA分子的多級結構。長鏈賦予其能符合不同的結構和分子間的相互作用的能力。因此基于LncRNA結構所表現出的多樣性可以窺探其表達后產物擁有的潛能。

2 LncRNA與UC相關免疫因素的作用

LncRNA參與免疫調節的幾種過程如:抗病毒反應、NF-κB信號通路、CD4+和CD8+t細胞分化，以及炎癥反應[9-11]。其中NF-κB信號通路、炎癥反應可能為導致UC的重要途徑。

LncRNA(Flicr)在調節T細胞(Treg)中控制小鼠和人類Treg中FOXP3的表達[13]。Foxp3+Treg用于預防黏膜免疫失調，阻止慢性免疫性疾病如UC、食物過敏的發展，并且在抑制健康腸道中失調的免疫應答和維持腸內穩態中起中心作用[14]。LincRNA-Cox2和LincRNA-AK170409屬基因內LncRNA，研究發現雖然它們都能改變NF-κB信號通路，但LincRNA-Cox2影響細胞質中的IκBα降解，而LincRNA-AK170409通過調節NF-κB活化的其他步驟來調節炎癥相關基因[15]。

在信號通中又有如下幾種調節方式，FIRRE是人和小鼠之間保守的LncRNA，其轉錄受巨噬細胞和腸上皮細胞中的NF-κB信號傳導控制，FIRRE可以通過與hnRNPU相互作用來調節相同的炎性基因的表達。因此，FIRRE在炎性基因的轉錄后調控中發揮了新的作用[16]。Liu B[17]的報告顯示，LncRNA NKILA可以與NF-κB/IκB復合體結合并通過阻斷IκB的磷酸化位點來抑制NF-κB信號通路；另一個LncRNA Lethe通過與NF-κB亞基p65(RelA)結合，并阻止它與靶基因的啟動子結合，從而減少炎性蛋白如IL-6、IL-8和超氧化物歧化酶2(SOD2)的產生[18]；而LncRNA THRIL的作用是終止炎癥反應中TNFα的表達，THRIL、Lethe起到了抑炎作用，標志著LncRNAs在相關基因表達中起到重要調節作用[19]。LncRNA IL7-AS在多種人類和小鼠細胞類型中被誘導調節白細胞介素-6(IL-6)的釋放，是第一個在人類和小鼠細胞模型中表現出先天免疫應答功能的LncRNA，其產生多種調節機制[20]。研究發現，過表達的Lnc-IL7R反過來抑制脂多糖(LPS)介導的炎癥反應，其特征表現為LPS誘導的E-選擇蛋白、VCAM-1、IL-6和IL-8表達的減少[18]。

JAK-STAT通路已被用于治療類風濕性關節炎、牛皮癬和炎癥性腸病[21]。JAK-STAT信號傳導已經顯示當CD4+T細胞分化成Th1或Th2譜系時調節數百個LincRNA的表達。LincRNA也可以通過充當基因表達的細胞特異性調節劑來促成JAK-STAT的功能多效性[22]。研究證明LncRNA SPRY4-IT1增加編碼緊密連接(TJ)蛋白claudin-1、claudin-3、occludin和JAM-1的mRNA穩定性。某些腸道疾病患者的SPRY4-IT1水平較低，表明SPRY4-IT1減少以及TJ蛋白表達下降導致患者腸道屏障功能障礙的發病機制其可能與UC發病有密切聯系[23]。

3 LncRNAs在UC中的變化

Mirza 等人發現，LncRNA在UC患者的結腸組織有370種表達上調，主要有RP11-44 K6.2、MMP12、RP11-465 L10.10、KIF9-AS1；有375種下調，主要有ANRIL(CDKN2B-AS1)、PDZK1P2、DPP10-AS1等[24]。我們發現，與對照組組織相比，在活動期UC組織中有329種變化，包括最顯著的上調(BC012900、AK001903和AK023330)和下調(BC029135、cdkn2b-as1和BC062296)，特別地BC012900在活動期UC中表達顯著增加并且受到細胞因子和致病性分子的刺激。此外，BC012900在上皮細胞上的過度表達對細胞增殖產生了顯著地抑制并且增加了細胞凋亡的敏感性[25]。

最近研究表明cdkn2b-as1與人類多個結腸上皮細胞系表達樣本中的tgf-beta1表達呈負相關[26]，是與IBD發病機制相關的新LncRNA，需要進一步的研究來確定cdkn2b-as1對結腸炎細胞功能的影響，如屏障的形成、增殖和細胞凋亡等。臨床研究發現UC結腸組織的特征分析顯示，在模型組和對照組之間有1 931種不同LncRNAs的表達，而LncRNAs在UC活動期和非活動期結腸組織之間有1 361種不同的表達[27]，LncRNA對調節炎癥性腸病相關炎癥反應的潛在重要性。

H19過表達致使腸上皮屏障功能破壞，H19在UC組織中過表達可能是VDR表達減少的機制之一，H19和VDR信號之間的相互作用可能提供治療UC的潛在靶點[28]。生物信息學分析表明，IFNG-AS1與IBD易感性位點SNP rs7134599相關，在小鼠結腸炎模型中活動期結腸炎樣品中這種LncRNA的表達顯著增高；利用Jurkat T細胞模型，我們發現IFNG-AS1正向調節CD4+T細胞中的關鍵炎性細胞因子IFNG的表達。綜合考慮這些發現將IFNG-AS1鑒定為IFNG炎癥應答的新型調節劑[29]。另一種由DSS誘導的腸上皮屏障損傷中PlncRNA1的過表達似乎保護腸上皮屏障免受損傷[30]。Lnc13通過結合不同的核糖核酸并與染色質相互作用抑制了促炎基因的表達，Lnc13水平降低時受抑制的促炎癥基因的表達就會增加[31]。臨床UC患者中KIF9-AS1、Linc01272的表達水平顯著高于健康對照者，DIO3OS表達水平顯著降低，這三個指標在UC患者的結腸組織和血漿中存在差異表達，并且這些指標的特異性可以作為UC潛在的診斷性生物標志[32]。

4 討論

本文討論了LncRNA在UC中的作用，現階段與LncRNA功能有關的研究呈現日益增長的態勢，但該領域卻仍處于起步階段，許多問題和挑戰尚待解決。努力認識LncRNA在不同生物過程中的作用，其中在免疫以及基因調控方面作為關鍵調節子可能是其重要功能。深入研究來了解LncRNA的功能以及在UC中的免疫調控作用，同時LncRNA的特異性可以為UC的靶向治療和診斷提供新的方法。當然，先進的技術和方法將繼續幫助我們來了解LncRNA是如何影響多種生物過程，以及可能的除基因表達機制之外的一些獨特功能。不斷發現基因的新功能可以為我們打開新的研究路徑。